プロトン

プロトン

陽子の価クォーク含有量。個々のクォークの色の割り当ては任意ですが、3 色すべてが存在している必要があります。クォーク間の力はグルーオンによって媒介されます。
分類	バリオン
構成	アップクォーク2 個(u)、ダウンクォーク1 個(d)
統計	フェルミオン
家族	ハドロン
インタラクション	重力、電磁力、弱い、強い
シンボル	p 、 p+ 、 いいえ+ 、1 1H+
反粒子	反陽子
理論化された	ウィリアム・プラウト（1815）
発見した	オイゲン・ゴールドシュタイン（1886年）によってH +として観測された。アーネスト・ラザフォード（1917年～1920年）によって他の原子核で特定され、命名された。
質量	1.672 621 925 95 (52) × 10 −27  kg ‍ [ 1] 1.007 276 466 5789 (83) ダ[ 2] 938.272 089 43 (29)  MeV/ c 2 [3]
平均寿命	>3.6 × 10 29 年[4]（安定）
電荷	+1 電子
チャージ半径	0.8414(19)  FM [5]
電気双極子モーメント	<2.1 × 10 −25 電子⋅cm [6]
電気分極率	0.001 12 (4) 3
磁気モーメント	1.410 606 795 45 (60) × 10 −26  J⋅T −1 ‍ [ 7] 0.001 521 032 202 30 (45)  μ B [8] 2.792 847 344 63 (82)  μ N [9]
磁気分極率	1.9(5) × 10 −4 立方メートル3
スピン	⁠1/2⁠  ħ
アイソスピン	⁠1/2⁠
パリティ	+1
要約	私( J P ) = ⁠1/2⁠（⁠1/2⁠ + )

陽子は安定した亜原子粒子であり、記号は
p
、H ⁺、または¹ H ⁺で、正電荷+1  e（素電荷）を持ちます。その質量は中性子の質量よりわずかに小さく、およそ電子の質量の1836倍（陽子対電子の質量比）。陽子と中性子は、それぞれ約 1原子質量単位の質量を持ち、まとめて核子（原子核に存在する粒子） と呼ばれます。

すべての原子の核には 1 つ以上の陽子が存在します。陽子は原子電子を束縛する静電中心引力を提供します。核内の陽子の数は元素を定義する特性であり、原子番号(記号Zで表される) と呼ばれます。各元素は核内の陽子の数によって識別されるため、各元素には独自の原子番号があり、原子番号によって原子電子の数、ひいては元素の化学的特性が決まります。

陽子という言葉はギリシャ語で「最初の」を意味し、1920年にアーネスト・ラザフォードによって水素原子核に付けられました。それ以前に、ラザフォードは水素原子核（最も軽い原子核として知られている）が原子衝突によって窒素原子核から抽出できることを発見していました。 ^{[10]そのため、陽子は基本}粒子または素粒子の候補であり、したがって窒素および他のすべてのより重い原子核の構成要素です。

陽子はもともと素粒子と考えられていましたが、現代の素粒子物理学の標準モデルでは、陽子は3つの価クォークを含む複合粒子であることがわかっており、中性子とともにハドロンに分類されています。陽子は、電荷 + ⁠の2つのアップクォークで構成されています。2/3⁠ eそれぞれ、および電荷のダウンクォーク1 つ− ⁠1/3⁠ e。クォークの残り質量は陽子の質量の約1%にしか寄与しません。^{[11]陽子の残りの質量は}量子色力学の結合エネルギーによるもので、これにはクォークの運動エネルギーと、クォークを結合するグルーオン場のエネルギーが含まれます。陽子の二乗平均平方根 電荷半径は約0.84～0.87  fm (1 FM =10 ⁻¹⁵  m）。^{[12] [13]} 2019年には、異なる手法を用いた2つの異なる研究により、この半径は0.833 fmで、不確実性は±0.010 fmであることが判明しました。^{[14] [15]}

自由陽子は地球上で時折発生する。雷雨は最大数十MeVのエネルギーを持つ陽子を生成することがある。^{[16] [17]温度と運動エネルギーが十分に低い場合、自由陽子は}電子と結合する。しかし、そのような結合陽子の特性は変化せず、陽子のままである。物質中を高速で移動する陽子は、電子や原子核との相互作用によって減速し、ついには原子の電子雲に捕らえられる。その結果、水素を含む二原子イオンまたは多原子イオンが生じる。真空中で自由電子が存在する場合、十分に低速の陽子は単一の自由電子を拾い、化学的にはフリーラジカルである中性水素原子になることがある。このような「自由水素原子」は、十分に低いエネルギーで他の多くの種類の原子と化学的に反応する傾向がある。自由水素原子が互いに反応すると、中性水素分子 (H _{2 ) が形成され、これが}星間空間の分子雲の最も一般的な分子成分となる。^[18]

自由陽子は、陽子線治療やさまざまな素粒子物理学の実験のための加速器に日常的に使用されており、最も強力な例は大型ハドロン衝突型加速器です。

陽子はスピン- ⁠1/2⁠ フェルミオンであり、3つの価クォークで構成され、 ^[19]重粒子（ハドロンの一種になります。陽子の2つのアップクォークと1つのダウンクォークは、グルーオンを介して強い力で結合しています。 ^{[20] : 21–22}現代的な見方では、陽子は価クォーク（アップ、アップ、ダウン）、グルーオン、および一時的な海クォーク対で構成されています。陽子は正の電荷分布を持ち、ほぼ指数関数的に減少し、二乗平均平方根電荷半径は約0.8 fmです。 ^[21]

陽子と中性子はどちらも核子であり、核力によって結合して原子核を形成することがあります。水素原子の最も一般的な同位体（化学記号「H」）の核は、孤立した陽子です。重水素同位体である重水素と三重水素の核には、それぞれ 1 個と 2 個の中性子に結合した 1 個の陽子が含まれています。他のすべての種類の原子核は、2 個以上の陽子とさまざまな数の中性子で構成されています。

水素のような粒子が他の原子の構成要素であるという概念は、長い時間をかけて発展してきました。1815年には、ウィリアム・プラウトが、初期の原子量の値の単純化された解釈に基づいて、すべての原子は水素原子（彼はこれを「プロティル」と呼びました）で構成されていると提唱しましたが（プラウトの仮説を参照）、より正確な値が測定されたときに反証されました。^{[22] : 39–42}

1886年、オイゲン・ゴールドシュタインは陽極線（陽極線とも呼ばれる）を発見し、それがガスから生成された正に帯電した粒子（イオン）であることを示した。しかし、異なるガスからの粒子は電荷質量比（q / m ）の値が異なるため、 JJトムソンが発見した負の電子とは異なり、単一の粒子として識別することはできなかった。ヴィルヘルム・ウィーンは1898年に、イオン化ガスの中で最も高い電荷質量比を持つ粒子として水素イオンを特定した。[ ^23]

1911 年にアーネスト ラザフォードが原子核を発見した後、アントニウス ファン デン ブルックは、周期表における各元素の位置 (原子番号) はその原子核の電荷に等しいと提唱しました。これは、1913 年にヘンリー モーズリーがX 線スペクトルを使用して実験的に確認しました(詳細は、モーズリーの 1913 年の実験の 「原子番号」を参照)。

1917年、ラザフォードは水素原子核が他の原子核にも存在することを証明する実験（1919年と1925年に報告）を行い、この結果は一般に陽子の発見と言われている。^{[24]これらの実験は、}アルファ粒子が空気に衝突すると、アルファ粒子の移動距離をはるかに超える距離で硫化亜鉛スクリーン上にシンチレーションが発生することをラザフォードが観察したことから始まったが、その距離は水素原子（陽子）の移動距離に相当する。 ^[25]実験後、ラザフォードは空気中の窒素に対する反応を追跡し、アルファ粒子を純粋な窒素ガスに導入すると、その効果が大きくなることを発見した。1919年、ラザフォードはアルファ粒子が単に窒素から陽子を叩き出して炭素に変えただけだと仮定した。1925年にブラケットの霧箱の画像を観察した後、ラザフォードはアルファ粒子が吸収されたことに気付いた。アルファ粒子が吸収されなければ、窒素から陽子が叩き出され、3 つの荷電粒子 (負に帯電した炭素、陽子、アルファ粒子) が生成される。3つの荷電粒子は霧箱に 3 つの軌跡を作ることが^[26]示されているが、実際には霧箱には 2 つの軌跡しか観測されていない。アルファ粒子は窒素原子に吸収される。アルファ粒子が捕獲された後、水素原子核が放出され、結果として 2 つの荷電粒子 (陽子と正に帯電した酸素) が生成され、霧箱に 2 つの軌跡が作られる。生成物は炭素やフッ素ではなく、重い酸素 ( ^{17 O) である。これが最初に報告された}核反応、¹⁴ N + α → ¹⁷ O + pであった。ラザフォードは最初、この式の現代の「p」を水素イオンH ⁺と考えていた。

見方によっては、1919 年 (陽子が水素以外の源から派生したものとして実験的に確認されたとき) または 1920 年 (陽子が素粒子として認識され、提案されたとき) のいずれかが、陽子が「発見」された瞬間と見なされる場合があります。

ラザフォードは水素が最も単純で軽い元素であることを知っており、水素がすべての元素の構成要素であるというプラウトの仮説に影響を受けた。水素原子核が他の原子核の中に素粒子として存在していることが発見されたため、ラザフォードは水素原子核H ⁺に粒子としての特別な名前を与えた。最も軽い元素である水素にはこれらの粒子が 1 つしか含まれていないと考えたからである。彼は原子核のこの新しい基本的な構成要素を、ギリシャ語で「最初」を意味するπρῶτονの中性単数形にちなんで、陽子と名付けた。しかし、ラザフォードはプラウトが使用したprotyle という言葉も念頭に置いていた。ラザフォードは1920 年 8 月 24 日から始まった英国科学振興協会のカーディフ会議で講演した。 ^{[27]この会議で、ラザフォードはオリバー・}ロッジから、中性の水素原子との混同を避けるために、正の水素原子核に新しい名前を付けるよう求められた。彼は当初、陽子とプラウトン (プラウトにちなんで) の両方を提案した。^[28]ラザフォードは後に、水素原子核をプラウトの「protyle」という言葉に倣って「陽子」と名付けるという彼の提案が会議で承認されたと報告した。^[29]科学文献で「陽子」という言葉が初めて使われたのは1920年である。^{[30] [31]}

すべての原子の核には、1 つ以上の結合陽子が存在します。自由陽子は、エネルギーや温度が十分に高く、電子とある程度の親和性を持つさまざまな状況で自然に見つかります。自由陽子は、温度が高すぎて電子と結合できないプラズマ中に存在します。^{[32]高エネルギーで高速の自由陽子は、}星間物質を伝播する宇宙線の 90% を占めています。^[33]自由陽子は、まれなタイプの放射性崩壊で原子核から直接放出されます。^{[34]陽子は、電子や}反ニュートリノとともに、不安定な自由中性子の放射性崩壊によっても生成されます。 ^[35]

自由陽子の自発的崩壊はこれまで観測されたことがなく、そのため標準モデルによれば陽子は安定粒子であると考えられている。しかし、素粒子物理学の大統一理論（GUT）の中には、陽子の崩壊は10 ^31年から10 ³⁶年の寿命で起こると予測しているものもある。実験的研究により、想定される様々な崩壊生成物の陽子の平均寿命の下限が確立されている。^{[36] [37] [38]}

日本のスーパーカミオカンデ検出器での実験により、陽子の平均寿命の下限が明らかになった。反ミューオンと中性パイ中間子への崩壊には6.6 × 10 ³³ 年かかり、陽電子と中性パイ中間子への崩壊には8.2 × 10 ³³ 年かかる。 ^{[39]カナダの}サドベリーニュートリノ観測所 で行われた別の実験では、酸素16からの陽子の崩壊で生じた残留核から生じるガンマ線を探した。この実験は、あらゆる生成物への崩壊を検出するように設計されており、陽子の寿命の下限を2.1 × 1029^年[ 40  ]

しかし、陽子は電子捕獲のプロセス（逆ベータ崩壊とも呼ばれる）を通じて中性子に変化することが知られています。自由陽子の場合、このプロセスは自発的には発生せず、エネルギーが供給された場合にのみ発生します。方程式は次のとおりです。

p⁺
+
e⁻
→
ん
+
ν
_e

このプロセスは可逆的であり、中性子は放射性崩壊の一般的な形態であるベータ崩壊によって陽子に戻ることができます。実際、自由中性子はこのように崩壊し、平均寿命は約 15 分です。陽子はベータプラス崩壊(β+ 崩壊) ​​ によって中性子に変化することもあります。

場の量子論によれば、陽子の平均固有寿命は、固有加速度で加速しているときに有限となり、が増加すると減少する。加速により、遷移の確率はゼロにならない。${\displaystyle \tau _{\mathrm {p} }}$ ${\displaystyle a}$${\displaystyle \tau _{\mathrm {p} }}$${\displaystyle a}$
p⁺
→
ん
+
e⁺
+
ν
_e。これは 1990 年代後半の懸念事項でした。なぜなら は慣性観測者と共加速観測者によって測定できるスカラーだからです。慣性系では、加速する陽子は上記の式に従って崩壊するはずです。しかし、共加速観測者によると、陽子は静止しており、したがって崩壊しないはずです。このパズルは、共加速系では量子場理論の本質的な効果であるフリング・デイヴィス・ウンルー効果により熱浴があることに気付くことで解決します。陽子が経験するこの熱浴には電子と反ニュートリノがあり、陽子はこれらのプロセスに従って相互作用する可能性があります。 ${\displaystyle \tau _{\mathrm {p} }}$

1. 
   p⁺
   +
   e⁻
   →
   ん
   +
   ν
   、
2. 
   p⁺
   +
   ν
   →
   ん
   +
   e⁺
   そして
3. 
   p⁺
   +
   e⁻
   +
   ν
   →
   ん
   。

これらの各プロセスの寄与を加えると、次の式が得られるはずである。^{[41] [42] [43] [44]}${\displaystyle \tau _{\mathrm {p} }}$

現代の核力理論である量子色力学では、陽子と中性子の質量の大部分は特殊相対性理論によって説明される。陽子の質量は、その陽子を構成する3つの価クォークの静止質量の合計の約80～100倍であるが、グルーオンの静止質量はゼロである。QCD真空中のクォークのみの静止エネルギーと比較した、陽子内のクォークとグルーオンの余分なエネルギーは、陽子の質量のほぼ99%を占める。したがって、陽子の静止質量は、粒子を構成する運動するクォークとグルーオンの系の不変質量であり、そのような系では、系に閉じ込められた質量のない粒子のエネルギーでさえ、系の静止質量の一部として 測定される。

陽子を構成するクォークの質量を表すのに2つの用語が使われる。現在のクォーク質量はクォーク自体の質量を指し、構成クォーク質量は現在のクォーク質量にクォークを取り囲むグルーオン 粒子場の質量を加えたものを指す。 ^{[45] : 285–286  [46] : 150–151}これらの質量は通常、非常に異なる値を持つ。閉じ込めの結果生じるクォークの運動エネルギーは寄与分である（特殊相対論における質量を参照）。格子QCD計算を用いると、陽子の質量への寄与は、クォーク凝縮（約9%、アップクォークとダウンクォーク、そして仮想ストレンジクォークの海で構成）、クォーク運動エネルギー（約32%）、グルーオン運動エネルギー（約37%）、および異常グルーオン寄与（約23%、すべてのクォークフレーバーの凝縮からの寄与で構成）である。^[47]

陽子を構成するクォークモデルの波動関数は $${\displaystyle \mathrm {|p_{\uparrow }\rangle ={\tfrac {1}{\sqrt {18}}}\left(2|u_{\uparrow }d_{\downarrow }u_{\uparrow }\rangle +2|u_{\uparrow }u_{\uparrow }d_{\downarrow }\rangle +2|d_{\downarrow }u_{\uparrow }u_{\uparrow }\rangle -|u_{\uparrow }u_{\downarrow }d_{\uparrow }\rangle -|u_{\uparrow }d_{\uparrow }u_{\downarrow }\rangle -|u_{\downarrow }d_{\uparrow }u_{\uparrow }\rangle -|d_{\uparrow }u_{\downarrow }u_{\uparrow }\rangle -|d_{\uparrow }u_{\uparrow }u_{\downarrow }\rangle -|u_{\downarrow }u_{\uparrow }d_{\uparrow }\rangle \right)} .}$$

陽子の内部ダイナミクスは複雑である。なぜなら、それらはクォークのグルーオンの交換と、様々な真空凝縮体との相互作用によって決定されるからである。格子QCDは、原理的には、理論から直接陽子の質量を任意の精度で計算する方法を提供する。最新の計算^{[48] [49]}では、質量は4%以上の精度、さらには1%の精度で決定されると主張している（Dürrら^[49]の図S5を参照）。これらの主張は、計算が現実世界と同じくらい軽いクォークではまだ実行できないため、依然として議論の的となっている。これは、予測が外挿のプロセスによって求められていることを意味しており、これにより系統的誤差が生じる可能性がある。^[50]実験と比較される量は事前にわかっている ハドロンの質量であるため、これらの誤差が適切に制御されているかどうかを判断するのは困難である。

これらの最近の計算は大規模なスーパーコンピュータによって実行されており、ボッフィとパスクィーニが指摘しているように、「核子構造の詳細な説明はまだありません。なぜなら...長距離の挙動には非摂動論的および/または数値的処理が必要だからです...」^[51] 陽子の構造に対するより概念的なアプローチには、もともとトニー・スカイムによるトポロジカルソリトンアプローチと、それを拡張してグルーオンの弦理論を含むより正確なAdS/QCDアプローチ、^{[52] 1980年代に人気があった}バッグモデルや構成クォークモデルなどのQCDに触発されたさまざまなモデル、および大まかな近似質量計算を可能にするSVZ和則があります。 ^[53]これらの方法は、少なくとも今のところは、より強引な格子QCD方法と同じ精度はありません。

CODATAが推奨する陽子の電荷半径の値は8.4075(64) × 10 ⁻¹⁶  m。^{[54]陽子の半径は}量子電気力学で計算できる式で定義され、原子分光法または電子-陽子散乱から導かれる。この式には陽子の2次元パートン直径に関連する形状因子が含まれている。^[55]

2010 年以前の値は、陽子による電子の散乱と、それに続く運動量移動断面積に関するローゼンブルース方程式に基づく散乱断面積を含む複雑な計算、および水素と重水素の原子エネルギーレベルの研究に基づいています。2010 年に、国際研究チームがミューオン水素 (陽子と負に帯電したミューオンでできたエキゾチックな原子) のラムシフトによる陽子電荷半径の測定結果を発表しました。ミューオンは電子の 200 倍重いため原子軌道が小さくなり、陽子の電荷半径に非常に敏感になり、より正確な測定が可能になります。^[56]その後の改良された散乱および電子分光測定は、新しい小さな半径と一致しています。この新しい値の改良と確認のための作業が続けられています。^[57]

陽子はグルーオンに閉じ込められたクォークで構成されているため、クォークに作用する 同等の圧力を定義することができます。その圧力の大きさやその他の詳細については議論の余地があります。

^{2018年にこの圧力は10 35} Paのオーダーであると報告され、これは中性子星 内部の圧力よりも高い。中心で最大となり、半径約0.6 fmまでは正（反発）で、それより遠い距離では負（引力）となり、約2 fmを超えると非常に弱くなると言われている。これらの数値は、理論モデルと 高エネルギー電子の実験的コンプトン散乱を組み合わせて導き出された。 ^{[58] [59] [60]しかし、これらの結果はゼロ圧力とも一致しており[61]}、モデルの選択によって圧力プロファイルの形状が効果的に提供されるとして異議を唱えられている。 ^[62]

水和陽子の半径は、水素イオンの水和エンタルピーを計算するためのボルンの式に現れます。

陽子は反対の電荷を持つ電子と親和性がありますが、これは比較的低エネルギーの相互作用であるため、自由陽子は電子と密接に結びついて結合するために十分な速度（および運動エネルギー）を失わなければなりません。高エネルギー陽子は、通常の物質を通過する際に、原子核との衝突や原子の電離（電子の除去）によってエネルギーを失い、最終的に通常の原子の電子雲に捕らえられるほど十分に減速します。

しかし、電子とのこのような結合では、結合した陽子の特性は変化せず、陽子のままです。低エネルギーの自由陽子が通常の物質に存在する電子 (通常の原子の電子など) に引き付けられると、自由陽子は停止し、原子との新しい化学結合を形成します。このような結合は、十分に「冷たい」温度 (つまり、太陽の表面の温度に匹敵する) であれば、どのタイプの原子でも発生します。したがって、通常の (非プラズマ) 物質と相互作用する場合、低速度の自由陽子は自由のままではなく、接触する原子または分子の電子に引き付けられ、陽子と分子が結合します。このような分子は「プロトン化」されていると言われ、化学的には単に水素の化合物であり、多くの場合正に帯電しています。その結果、多くの場合、いわゆるブレンステッド酸になります。たとえば、水中の水分子に捕獲された陽子は、水性陽イオンH ₃ O ⁺であるヒドロニウムになります。

化学では、原子核内の陽子の数は原子番号と呼ばれ、原子が属する化学元素を決定します。たとえば、塩素の原子番号は 17 です。これは、各塩素原子が 17 個の陽子を持ち、17 個の陽子を持つすべての原子が塩素原子であることを意味します。各原子の化学的性質は、（負に帯電した）電子の数によって決定されます。中性原子の場合、電子の数は（正に帯電した）陽子の数に等しいため、総電荷はゼロになります。たとえば、中性の塩素原子は 17 個の陽子と 17 個の電子を持ちますが、Cl ⁻ アニオンは17 個の陽子と 18 個の電子を持ち、総電荷は -1 です。

ただし、特定の元素のすべての原子は必ずしも同一ではありません。中性子の数が変化して異なる同位体が形成され、エネルギーレベルが異なり、異なる核異性体が生じることがあります。たとえば、塩素には 2 つの安定同位体があります。³⁵
₁₇塩素
35 − 17 = 18個の中性子と³⁷
₁₇塩素
中性子の数は37 − 17 = 20個です。

化学において、陽子という用語は水素イオンHを指す。⁺
水素の原子番号は1なので、水素イオンは電子を持たず、陽子（最も豊富な同位体である水素イオンの場合は中性子0個）からなる裸の原子核に相当します。 ¹
₁H
）。陽子は「裸の電荷」で、半径は水素原子の約 1/64,000 しかないため、化学的に非常に反応性が高い。したがって、自由陽子は液体などの化学システムでは寿命が極めて短く、利用可能な分子の電子雲とすぐに反応する。水溶液中では、水素イオンH ₃ O ⁺を形成し、これが[H ₅ O ₂ ] ⁺や [H ₉ O ₄ ] ⁺などのクラスター内の水分子によってさらに溶媒和される。^[63]

Hの移転⁺
酸塩基反応におけるプロトン移動は、通常「プロトン移動」と呼ばれます。酸はプロトン供与体、塩基はプロトン受容体と呼ばれます。同様に、プロトンポンプやプロトンチャネルなどの生化学用語は、水和Hの移動を指します。⁺
イオン。

重水素原子から電子を取り除くことで生成されるイオンは、陽子ではなく、重陽子と呼ばれます。同様に、三重水素原子から電子を取り除くと、三重子が生成されます。

また、化学において、プロトン NMRという用語は、核磁気共鳴による(主に有機) 分子内の水素 1 原子核の観察を指します。この方法では、角運動量 (またはスピン)に起因する陽子の量子化されたスピン磁気モーメントを使用します。この角運動量 (またはスピン ) の大きさは、換算プランク定数の半分です。( )。この名前は、化合物内のプロチウム(水素 1 原子)に存在する陽子を調べることを指し、研究対象の化合物に自由陽子が存在することを意味するものではありません。 ${\displaystyle \hbar /2}$

アポロ月面実験パッケージ（ALSEP）は、太陽風の粒子の95％以上が電子と陽子であり、その数はほぼ同数であると判断しました。^{[64] [65]}

太陽風分光計は継続的に測定を行ったため、地球の磁場が到達する太陽​​風粒子にどのように影響するかを測定できました。月は各軌道の約3分の2の間、地球の磁場の外側にあります。このとき、典型的な陽子密度は1立方センチメートルあたり10〜20個で、ほとんどの陽子の速度は毎秒400〜650キロメートルです。毎月約5日間、月は地球の地磁気尾部内にあり、通常、太陽風粒子は検出されませんでした。月の軌道の残りの部分では、月はマグネトシースと呼ばれる遷移領域にあり、そこでは地球の磁場が太陽風に影響を与えますが、完全に排除されるわけではありません。この領域では粒子束が減少し、典型的な陽子速度は毎秒250〜450キロメートルです。月の夜の間、分光計は月によって太陽風から遮蔽され、太陽風の粒子は測定されなかった。^[64]

陽子は銀河宇宙線から太陽系外に起源を持ち、全粒子束の約 90% を占めています。これらの陽子は太陽風の陽子よりもエネルギーが高いことが多く、その強度は太陽から来る陽子よりもはるかに均一で変動が少なく、太陽から来る陽子の生成はコロナ質量放出などの太陽陽子現象に大きく影響されます。

宇宙旅行で典型的に見られる陽子の線量率による人体への影響に関する研究が行われてきた。^{[65] [66]}より具体的には、陽子への曝露によるがんの発症中に、どの染色体が損傷を受けるかを特定し、その損傷を定義することが期待されている。 ^{[65]別の研究では、「}ドーパミン作動性機能、アンフェタミン誘発性味覚嫌悪条件付け学習、モリス水迷路で測定される空間学習および記憶を含む神経化学的および行動的エンドポイントに対する陽子照射曝露の影響」の判定に取り組んでいる。^[66]惑星間陽子衝突による宇宙船の帯電も研究対象として提案されている。^[67]銀河宇宙線とその健康への影響、太陽陽子事象曝露など、宇宙旅行に関連する研究は他にも数多くある。

アメリカのバイオスタックとソ連のバイオラックの宇宙旅行実験は、アルテミアシストを含む微生物に対する重イオン誘発分子損傷の深刻さを実証した。^[68]

CPT対称性は粒子と反粒子の相対的性質に強い制約を課すため、厳格なテストが可能である。例えば、陽子と反陽子の電荷の合計は正確にゼロでなければならない。この等式は、10 ⁸。質量の均一性も1分の1以上であることがテストされています。10 ⁸ 。反陽子をペニングトラップに閉じ込めることによって、陽子と反陽子の電荷質量比が1/10 ...6 × 10 ⁹。^[69]反陽子の磁気モーメントは、8 × 10 ⁻³個の核ボーア磁子があり、陽子のものと等しく反対であることが分かっている。^[70]